地方电力网规划设计-课程设计(新选)

1、地方电力网规划设计-课程设计(新、选)地方电力网规划设计-课程设计(新、选)地方电力网规划设计-课程设计(新、选)第一部分：总论本设计的内容为一地方电力网的规划设计。在该地方电力网内规划有1座发电厂，总的容量为84MW，电网内规划了3座变电变电站，用于将发电厂电能输送到用户负荷中心，变电站最大负荷可达到25MW。总的来说，该地方电网的规模比较小。发电厂离其近来的变电站距离约为20.8KM，需要用110KV高压线路将电厂电能送出。本电网的规划设计为近期规划，电网内的发电厂、变电站地点及负荷散布已基本确立。主要设计内容为：在以为电力电量均衡的前提下，确立最优的电力网及各发电厂、变电站的接线方式；确

2、立系统内电力线路及变电站主设施的型号、参数及运转特点；计算电力网潮流散布，确立系统运转方式及适合的调压方式；进行物质统计和运转特点数据计算。第二部分：电网电压等级确实定原始资料：发电厂装机容量：230+212MW功率因数：0.8额定电压：10.5KV电网负荷：最大负荷（MVA）最小负荷（MVA）Tmax(h)调压要求二次电压(KV)变电站1：|10+j7|=12.218+j65000常调压10用S1S4表示变电站2：|9+j4|=9.8815+j115800常调压10变电站3：|13+j9|=15.8112+j93500常调压10机端负荷：|8+j4|=106+j44700逆调压10各条架空线

3、路的范围：（MIN）16.8KM（MAX）39.2KM电网电压等级的采纳主假如依据电网中电源和负荷的容量及其布局，按输送容量及输送距离，依据设计手册选择适合的电压等级，同一地方、同一电力网内，应尽量简化电压等级。word.查阅资料3P34表2-1可知各电压级架空线路输送能力以下：1.10kv电压级：输送容量0.22MVA；输送距离620KM2.35kv电压级：输送容量215MVA；输送距离2050KM3.110kv电压级：输送容量1050MVA；输送距离50150KM当地方电力网发电厂容量较小，输电距离范围为50150KM，除变电站2最大负荷比重略微较大于25MW外，各厂、站负荷均在1020M

4、W之内。综上所述，各发电厂、变电站之间输电线路均宜采纳110kv电压等级。第三部分电网接线方案的初步选择依据电网的安全、经济、靠谱和灵巧性等要求，在初选当地方电网主接线重视考虑了以下几个方面：a.变电站2重要负荷比重要，靠谱性要求高，要保证2条以上110kv进线；b.发电厂应该就近向变电站送电，防范长距离输电，以降低网损率及节俭有色金属；c.从系统调动及继电保护配合方面考虑，网络接线尽量简单，防范形成复杂环网，防范形成电磁环网；d.任110kv线路检修或故障断开时，应能尽量保证电力系统的坚固运转，且不以致其余元件超出负荷的规定。一、5个初选方案5个初选方案分别见附录：图3-1、图3-2、图3-

5、3、图3-4、图3-5。二、各厂、站35kv电压级主接线说明确立各发电厂、变电站的主接线方式，其依据是各厂、站在系统中的地位、负荷状况、出线回路数及最后规模等。主接线确实定仍应试虑保证向重要负荷的靠谱供电，各变电站可word.以设计两台主变压器。方案一：因为发电厂和变电站出入线不多，环行，发电厂用单母线分段接线，变电站用单母线接线。方案二：变电站用桥形接线，发电厂用单母线分段接线。方案三：变电站1用桥形接线，2，3用单母线分段接线，发电厂出入线好多用双母线分段接线。方案四：发电厂用双母线分段接线，变电站3用单母线接线，变电站1，2用单母线分段接线。方案五：变电站1用桥形接线，变电站2用单母线接

6、线，变电站3用单母线分段接线，发电厂出入线好多采纳双母线分段接线。三、电网主接线方式的初步比较拟定了可能接线方案，接下来就依据路径长度、线路长度、负荷矩及开关数等指标对各方案进行初步比较。1、路径长度（L1）：路径曲折系数取1.05，l为线路地理距离长度，则：L1=1.05*1方案一：L1=1.05*（20.8+28.0+16.8+32.8）=103.32（KM）；方案二：L1=1.05*（20.8+39.2+32.8）=97.44(KM)；方案三：L1=1.05*（20.8+39.2+16.8+32.8）=115.08（KM）；方案四：L1=1.05*（20.8+28.0+39.2+32.8

7、）=126.84（KM）；方案五：L1=1.05*（20.8+32.8+16.8）=73.92（KM）；2、线路总长度（L2）：路径曲折系数取1.05，1为线路长度（双回线路乘2），则L2=1.05*1方案一：L2=1.05*（20.8+28.0+16.8+32.8）=103.32（KM）；方案二：L2=1.05*（20.8+39.2+32.8）=97.44(KM);方案三：L2=1.05*（20.8+39.2+16.8+32.8）=115.08（KM）；方案四：L2=1.05*（20.8+28.0+39.2+32.82）=161.28（KM）;word.方案五：L2=1.05*(20.8+3

8、2.82+16.82)=126.00（KM）；3、总负荷矩（P1）：总负荷矩是线路上经过的有功功率与输送距离的乘积。全网总负荷距等于各线段负荷距之和。它反应了电网有色金属耗资量，也部分反应网络的电压耗资和功率耗资。对环网，可按线路段长度和负荷功率求出各线路段功率初散布，再计算其负荷矩。环网：P=PiLi/L式中：P：电源送出功率，MWLi：i点到对侧电源总线路长度，KMPi：i点负荷功率，MWL：环网线路段总长度，KM（1）方案一：见图3-6L=98.4L1=77.6L2=49.6L3=32.8P=PA1=（1097.6+2549.6+1832.8）/98.4=26.5P12=PA1P1=16

9、.5P23=P12P2=8.5P34=P23P3=26.5总负荷矩：PL=26.520.8+16.528.0+8.516.8+26.532.8=2025.2（2）方案二：见图3-7abc总负荷矩：PL=1020.8+2539.2+1832.8=1778.4（3）方案三：见图3-8abAA=88.8L=16.8+32.8=49.6L3=32.82P=PA2=（2549.6+1832.8）/88.8=20.6P23=PA2P2=20.625=4.4P3A=P23P3=4.418=22.4总负荷矩：PL=1020.8+20.639.2+4.416.8+22.432.8=1824.16（4）方案四，见

10、图3-9abAA=20.8+28.0+39.2=88kmL1=28+39.2=67.2kmL2=39.2kmP=(1067.2+25A139.2)/88=18.8kmP=PA110=18.810=8.8kmP=P25=16.2km122A12总负荷矩：PL=18.820.8+8.828.0+16.239.2+1832.8=1862.88word.（5）方案五，见图3-10abPA3=18+25=43P32=25总负荷矩PL=1020.8+4332.8+2516.8=2038.44、总高压开关数（K）：双母线分段主接线：K=N+1，单母线分段主接线：K=N+1，桥形接线：K=N1，无备用终端变电

11、站：K=N：各变电站高压开关数（含发电厂高压开关）N：元件数（一条出线或一台变压器为一个元件）依据前面的各厂、站110kv电压级主接线说明能够统计出总高压开关数（K）。计算以下：方案一：变电站（单母线接线）：变电站的电压元件均为4（两台变压器与两条出线公式）K=2+2（变压器）+1（单母线分段）+2（变压器）3+23=17故K=17方案二：发电厂用单母线分段接线，变电站用桥形接线。K=3+2（变压器）+1（单母线分段）+1+21（桥形）3=12故K=12方案三：发电厂用双母线分段接线，变电站1用桥形，2，3用单母线分段接线。K=3+2（变压器）+1（双母线分段）+1（母联）+1+2（变压器）1

12、（桥形）=19故K=19方案四：变电站1，2（单母线分段）变电站3（单母线接线）发电厂（双母线分段）K=4+2（变压器）+1（双母线分段）+1（母联）+2+2（变压器）+22+22（变压器）+1（单母线分段）2=22故K=22方案五：发电厂用双母线分段接线，变电站1用桥形接线，变电站2用单母线接线，word.变电站3用单母线分段接线K=3+2（变压器）+1（双母线分段）+1（母联）+1+2（变压器）1（桥形）+2+2（变压器）+4+2（变压器）+1（单母线分段）=20故K=20统计以下：总高压开关数（K）分别为17，12，19，22，205、方案初步比较结果。见下表3-2：表3-2：5个初选方

13、案初步比较指标L1（KM）L2（KM）P1K（台）初步比较结论方案一103.32103.322025.217指标相对较差方案二97.4497.441778.412各项指标相对较好方案三115.08115.081824.1619指标相对较优方案四126.84161.281862.8822指标较差，裁汰方案五73.92126.002038.420各指标相对较差综合以上的比较，“方案二、三”各项指标较优，“方案一、方案四和五”总负荷矩较小，各指标也较差，方案裁汰。初步比较后，选定方案二、三接着将对这两个方案进一步比较。第四部分：电网主接线方案的详尽比较和确立对优选出来的方案还要进前进一步的技术经济比

14、临界状态，包含最大电压耗资、电能耗资及总投资、年运转开销等的比较，确立最正确的接线方案。1、正常状况下的最大电压耗资：对所选方案二、三按各厂、站负荷最大值确立电网的有功功率和无功功率初散布，由经word.济电流密度选择导线截面积，并进行导线的发热与赞成最小截面积的校验，确立各线路段的R、X值，再进行功率散布及电压耗资计算，最后确立各方案最大电压耗资。各变电负荷、发电厂送出功率为（单位：MVA）：变电站1：10+J7变电站2：25+J18变电站3：18+J11机端负荷：8+J6发电厂A：59.2+J44.4（1）有功功率、无功功率初散布：对环网，按线路段长度计算电源送出功率，有：S=SiLi/L

15、式中：S：电源送出功率，MVALi：i点到对侧电源线路段总长度，KMSi：i点负荷功率，MVAL：环网线路段总长度，KM。方案二：见图3-7abc对图3-7（a）：SA1=S1=10+J7对图3-7（b）：SA2=25+J18对图3-7（c）：SA3=18+J11方案三：见图3-8ab对图4-2（a）：SA1=S1=10+J7对图4-2（b）：S3A=S23(18+J11)=4.4J3.918J11=22.4J14.9对图4-2（c）：S23=SA2(25+J18)=20.6+J14.125J18=4.4J3.9SA2=（25+J18）*L2A+(18+J11)*L3A/LAA=20.6+J1

16、4.1（2）架空线路导线截面积的选择及线路参数按经济电流密度采纳导线截面积，有：S=1000P/（1.732U*Cos*J）=1000|SS|/(1.732U*J)=14.35*|SS|式中：S：导线截面积|SS|：导线复功率的模，Sqrt（P2+Q2），MVAU：线路额定电压110KVJ：经济电流密度，1.15A/mm2word.用LAi表示发电厂A与变电站i之间输电线路，Lij表示变电站i、j之间输电线路，对所选导线截面积按发热及赞成最小截面积校验：a.110kv铝架空线路导线最小赞成截面积为78mm2b.导线温度70，导线四周空气温度25，110kv各型导线连续赞成负荷为：LGJ-70：

17、16.6MVALGJ-95：20.1MVALGJ-120：23.0MVALGJ-150：26.9MVALGJ-185：31.2MVALGJ-240：36.9MVA当地方网各35kv架空线路导线的几何均距为4.5m，线路阻抗为线路长度和乘以其线路阻抗率，既R+Jx=(r0+jx0)*1（单位：）。方案二：各输电线路导线截面积、参数及其校验以下：LA1：S=14.35*12.21=175.2，选择导线：LGJ-185截面积大于78mm2；每回线路负荷12.21MVA小于该型导线连续赞成负荷98.0MVA110KV以下电晕可不考虑，机械强度及发热校验均符合要求；查参数表：r0+jx0=0.17+J0

18、.402，故：R+Jx=（r0+jx0）*175.2=305+J8.4LA2：S=14.35*30.81=442.1，选择LGJ-500截面积大于78mm2；其线路负荷30.81MVA小于该型导线连续赞成负荷170.0MVA110KV以下电晕可不考虑，机械强度及发热校验均符合要求；参数：r0+jx0=0.1+J0.350，故：R+jX=（r0+jx0）*442.1=3.9+J13.7LA3：S=14.35*21.1=302.8，选择LGJ-400截面积大于78mm2：线路负荷21.1MVA小于该型导线连续赞成负荷161.0MVA110KV以下电晕可不考虑，机械强度及发热校验均符合要求；参数：r

19、0+jx0=0.08+J0.360，故：R+jX=（r0+jx0）*302.8=2.6+J11.8方案三：各输电线路导线截面积、参数及其校验以下LA1：S=14.35*12.21=175.2，选择导线：LGJ-185截面积大于78mm2；每回线路负荷12.21MVA小于该型导线连续赞成负荷98.0MVAword.110KV以下电晕可不考虑，机械强度及发热校验均符合要求；查参数表：r0+jx0=0.17+J0.402，故：R+Jx=（r0+jx0）*175.2=305+J8.4LA2：S=14.35*25.0=358.2，选择LGJ-400截面积大于78mm2；其线路负荷25.0MVA小于该型导

20、线连续赞成负荷161.0MVA110KV以下电晕可不考虑，机械强度及发热校验均符合要求；参数：r0+jx0=0.08+J0.360，故R+jX=（r0+jx0）*39.2=3.1+J14.1L23：S=14.35*5.9=84.4，选择LGJ-95截面积大于78mm2；其线路负荷5.9MVA小于该型导线连续赞成负荷63.3MVA110KV以下电晕可不考虑，机械强度及发热校验均符合要求；参数：r0+jx0=0.33+J0.422，故R+jX=（r0+jx0）*16.8=5.5+J7.1L3A：S=14.35*27.0=386.1，选择LGJ-400截面积大于78mm2；其线路负荷27.0MVA小

21、于该型导线连续赞成负荷161.0MVA110KV以下电晕可不考虑，机械强度及发热校验均符合要求；参数：r0+jx0=0.08+J0.360，故R+jX=（r0+jx0）*32.8=2.6+J11.83）、正常状况下的电压散布和电压耗资计算：正常状况下，依据上边所选出的导线参数及各厂、站功率，对上边两个方案的潮流进行进一步计算，计算出各线路段的电压耗资值。环网功率散布讲计算时SSiZi*/Z*式中：S：电源送出功率，MVAZi*:i点到对侧电源总阻的抗共轭值，Si：i点负荷功率，MVAZ*：环网总阴搞共轭值，线路电压的耗资计算为：U（PiR+QiX）/Ui（kV）此中：Pi、Qi、Ui：线路同一

22、端的有功功率、无功功率、电压值、X：线路的电阻、电抗值（双回线路阻抗值应除以2）为保证用户电能质量，正常状况下，网络中电源就任一负荷点的最大电压耗资，一般不超出额定电压的10%。方案二：贝图4-1对图4-1（a）：LA1：A1(102+72)(3.5+j8.4)/11020.04+j0.10Sword.对图4-1（b）：LA2：A2(252+182)(3.9+j13.7)/11020.31+j0.29S对图4-3（c）：L3A3A(182+112)(2.6+j11.8)/11020.10+j0.43：S计算电压耗资。UA38kvUA1（0.043.5+0.18.4）/1150.01U11150

23、.01=114.99U（0.313.9+0.2913.7）/1150.02U1150.02=114.981A22U1A3（0.102.6+0.4311.8）/1150.05U21150.05=114.95发电厂到全网电压最低点变电站2的电压损压耗为：（115114.95）/115Tn故方案三为最正确方案。word.第五部分潮流散布计算与调压举措选择确立方案四为最正确方案后，将对该电力网的潮流散布状况进行计算，依据各负荷点对电压质量的要求确立适合的系统调压方案。一、各发电厂、变电站变压器选择各发电厂、变电站有110KV、10KV（6.3KV）两个电压等级，各厂、站负荷较小采纳。采纳二相油浸风冷式

24、铝线双绕组变压器，即SJL1型。发电厂采纳发电机-变压器单元接线，变压器容量应与发电机容量配套，没法配套时，采纳大一级容量的变压器。变电站变压器容量应该知足本站最大负荷的需要。采纳的变压器容量及参数见表5-1。表中：电阻R=1000PKUn22电抗2（）/Sn()X=1000Uk%Un/100Sn空载无功耗资Qo=1%Sn/100（Kvar）式中：Pk:短路耗资（kVA）Un、Sn：额定电压、额定容量。Uk%：短路电压百分比1%：空载电流百分比表5-1：变压器选择及参数表厂站数目额定容额定电压（KV）耗资（KW）短路电空载电电阻电抗空载无功损编号（台）量高压低压空载短路压（%）流（%）（）（）

25、耗（kVar）12630011010.59.765210.51.115.8520.1769.305%221600011010.518.511010.50.95.2079.411445%3212500011010.516.41009.00.937.7487.12116.255%A25000011510.548.625010.50.751.3227.783755%word.二、最大负荷潮流计算1、计及变压器励磁及负载耗资后各厂、站运算负荷（计算功率）见表5-2：表5-2：最大负荷时各发电厂计算功率、变电站运算负荷厂站编号负荷/功率视在功率变压器总阻抗绕组耗资铁芯耗资运算负荷/计算（MVA）（MVA

26、）（）（MVA）（MVA）功率（MVA）110+j712.2115.85+j20.170.05+j0.480.0072+j0.35310.12+j7.83225+j1830.815.20+j79.410.03+j0.650.090+j0.51225.12+j19.16318+j1121.107.74+j87.120.04+j0.710.085+j0.40918.13+j12.12A机组67.2+j50.4841.32+j27.780.03+j0.70.01+j0.7659.17+j44.32负荷8+j6100.95+j17.670.02+j0.060.012+j0.13变压器耗资由绕组耗资、铁

27、芯耗资两部分构成。绕组耗资：（R+JX）S2/UN2铁芯耗资：P0+Q0式中：S为变压器中经过的视在功率变电站运算负荷为其总出线负荷与降压变压器总耗资之和发电厂计算功率为其机端送出容量与升压变压器总耗资之和2、正常状况下，功率散布及线路耗资计算（见图51）方案三：图4-1对图4-1（a）：LA1：A1(10.122+7.832)(3.5+j8.4)/11020.05+j0.04S首端（发电厂A端）功率：SA0.05+j0.04+10.12+j7.83Z*3.5+j8.4+5.3+j7.1+2.6+j11.8=11.6+j27.3Z2A5.5+j7.1+2.6+j11.8=8.1+j18.9Z3

28、A2.6+j11.8S=SA2=(25.12+j19.16)*(8.1+j18.9)+(18.13+j12.12)*(2.6+j11.8)/(11.6+j27.3)（254.53+j875.41）/(11.6+j27.3)23.8+j19.4S23=SA2S223.8+j19.425.12j19.16=1.32+j0.24S3A=S23S31.32+j0.2418.13j12.12=19.45j11.88确立功率分点为变电站3。在此处将网路解开,按线路额定电压计算线路功率项耗。图4-1（b）：word.LA2:尾端（变电站2端）功率：S3A(19.452+11.882)(2.6+j11.8)/

29、11020.11+j0.51SA2(11.822+8.482)(4.5+j13.6)/3520.78+j2.35首端（发电厂A端）功率：SA2aA2bA212.6+j10.83S+S负荷SA3(1.322+0.242)(5.5+j7.1)/11020变电站2原点：S23+S3zuo1.32+j0.24变电站2前b点Sb225.12+j19.161.32+j0.2423.8+j19.4发电厂SA前端(23.82+19.42)(3.5+j8.4)/11020.27+j0.65计算电压耗资。UA1（0.053.5+0.048.4）/1150.01U11150.01114.99U1A42（10.173

30、.5+7.878.4）/1150.88U21150.88114.12UA3（1.325.5+0.247.1）/114.120.08U2114.120.88114.04U3A(19.452.6+11.8811.8)/114.041.67UA114.041.67112.37发电厂到全网电压最低点变电站3的电压损压耗为：（115112.37）/1152.3%10%,电压符合要求。三、最小负荷潮流计算1、计及变压器励磁及负载耗资后各厂、站运算负荷（计算功率）见表5-3：表5-3：最小负荷时各发电厂计算功率、变电站运算负荷厂站编号负荷/功率视在功率变压器总阻抗绕组耗资铁芯耗资运算负荷/计算（MVA）（M

31、VA）（）（MVA）（MVA）功率（MVA）18+j61015.58+j20.170.08+j0.720.063+j0.3278.14+j7.05215+j1118.605.20+j79.410.06+j0.830.085+j0.58715.15+j12.42312+j9157.74+j87.120.07+j0.920.081+j0.42512.15+j10.35A机组67.2+j50.4841.32+j27.780.03+j0.700.01+j0.7667.24+j51.86负荷6+j47.210.76+j12.250.15+j0.610.01+j0.08正常状况下，功率散布及线路耗资计算（

32、见图53）word.方案三：图4-3对图4-3（a）：LA1：A1(8.142+7.052)(3.5+j8.4)/11020.03+j0.08S首端（发电厂A端）功率：SA0.03+j0.08+8.14+j7.058.17+j7.13Z*3.5+j8.4+5.3+j7.1+2.6+j11.811.6+j27.3Z2A5.5+j7.1+2.6+j11.88.1+j18.9Z3A2.6+j11.8S=SA2=(15.15+j12.42)*(8.1+j18.9)+(12.15+j10.35)*(2.6+j111.8)/(11.6+j27.3)（202.563+j557.217）(111.6-j27.

33、3)/(11.62+27.32)14.62+j13.63S23=SA2S214.62+j13.63-15.15-j12.42-0.53+j1.21S3A=S23S30.53+j1.2112.15j10.35确立功率分点为变电站3。在此处将网路解开,按线路额定电压计算线路功率项耗。图4-4（ab）中：尾端（变电站2端）功率：S3A(12.682+9.142)(2.6+j11.8)/11020.05+j0.24LA3:负荷SS23(0.532+1.212)(5.5+j7.1)/11020变电站2原点SS23+S3zuo-0.53+j1.21变电站2前b点Sb215.15+j12.42-0.53+j

34、1.2114.62+j13.63发电厂SA前端(14.622+13.632)(3.5+j8.4)/11020.12+j0.28计算电压耗资UA1（0.053.5+0.248.4）/1150.02U11150.02114.98U（8.143.5+7.058.4）/1150.76U21150.76114.24A2U23（0.535.5+1.217.1）/3114.240.10U3114.240.10114.14U3A(12.152.6+10.3511.8)/114.141.35UA114.141.35112.79发电厂到全网电压最低点变电站3的电压损压耗为：（115112.79）/1152.0%10%,电压符合要求。四、系统运转及电压调整分析综合以上的潮流计算可见，系统装机能够知足各样条件下的负荷供给，并有足够的备用容量。因为word.在变电站安装了无功赔偿装置，即便在单条线路发生最严重的故障状况下也能够保证电压质量及负荷供应。依据各样状况下的潮流散布计算，变电站降压变压器的接头使用：110/10.5KV，发电厂升压变压器分接头使用：115/6.3KV。发电机能够在额定电压的（95105）%范围内保持额定功率运转。发电厂A的机端负荷要求逆调压，由调整该发电厂发电机机端电压实现。在整个系统电压偏高或偏低时，可结合2个电厂的发电机组共同调压